天文学家发现中子星环绕“不应该存在”的神秘天体运行

天文学家发现中子星环绕“不应该存在”的神秘天体运行 艺术家眼中的神秘双星系统 MPIfR; Daniëlle Futselaar ()天文学家利用南非的 MeerKAT 射电望远镜，在哥伦布星座一个名为 NGC 1851 的球状星团中发现了一颗脉冲星，从而揭开了这个谜团。脉冲星是一种具有强磁场的中子星，它产生的无线电波像灯塔的光束一样向四周扫射。当这些电波锥碰巧面向地球时，我们就会看到它们在有规律地跳动，脉冲星也因此而得名。天文学家利用南非的 MeerKAT 射电望远镜，在哥伦布星座一个名为 NGC 1851 的球状星团中发现了一颗脉冲星，从而揭开了这个谜团。脉冲星是一种具有强磁场的中子星，它产生的无线电波像灯塔的光束一样向四周扫射。当这些电波锥碰巧面向地球时，我们就会看到它们在有规律地跳动，脉冲星也因此而得名。由于这些信号是如此稳定和可预测，天文学家可以研究它们的时间，并计算出有关其周围环境的惊人信息量。在这种情况下，他们发现这颗脉冲星与另一个天体一起运行这时事情开始变得诡异起来。"当我们查看NGC 1851的哈勃图像时，我们在那个位置什么也没看到，"该研究的合著者Prajwal Voraganti Padmanabh说。"因此，与脉冲星在轨道上运行的天体不是一颗正常的恒星，而是一颗坍缩恒星的密度极高的残余物。"众所周知，这些坍缩的恒星残骸有两种形式：要么是另一颗中子星，要么是一个黑洞。但有一个问题这个天体被发现质量太大，不可能是一颗中子星，但质量不够大，不可能是一个黑洞。根据模型，中子星总是小于大约两个太阳质量，而黑洞永远不会轻于大约五个太阳质量。对宇宙的观测也证明了这一点紧凑的天体总是属于其中一类。总之，直到现在。新发现的这个天体的质量大约是太阳质量的 2.1 到 2.7 倍，完全符合既定的"质量差距"。这意味着，它可能是已知最重的中子星，也可能是已知最轻的黑洞或许，完全是另一种东西。这项研究的合著者保罗-弗莱雷（Paulo Freire）说："不管这个天体是什么，这都是一个令人兴奋的消息。如果它是一个黑洞，这将是已知的第一个脉冲星/黑洞系统，几十年来这一直是脉冲星天文学的圣杯。如果它是一颗中子星，这将对我们理解物质在这种惊人密度下的未知状态产生根本性影响。"研究人员提出，这个奇怪的系统实际上是由之前的两个双星系统形成的。其中一个包含两颗中子星，它们相撞后合并成一个小于平均水平的黑洞。而另一个系统则包含一颗中子星，它与另一颗恒星的轨道很近，前者从后者身上汲取物质。这个过程在宇宙中很常见，它将角动量传递给中子星，使其变成一颗快速旋转的脉冲星。另一颗恒星则变成了被称为白矮星的死壳。最终，黑洞闯入了双星系统，三个天体的复杂运动导致白矮星被抛出。这就形成了今天看到的脉冲星/黑洞系统。这并不是在质量间隙中发现的第一个天体。2019 年，引力波探测器捕捉到了一个 23 个太阳质量的黑洞吞食2.6 个太阳质量物体的信号。由于这是在天体被摧毁后才发现的，我们只能从中了解到这么多。值得庆幸的是，NGC 1851 有一个活着的黑洞，我们可以继续研究它。这项研究的合著者阿鲁尼玛-杜塔（Arunima Dutta）说："我们对这个系统的研究还没有结束。揭开伴星的真实面目将是我们了解中子星、黑洞以及黑洞质量间隙中可能潜藏的其他东西的一个转折点！"这项研究发表在《科学》杂志上。下面的视频展示了该系统的拟议形成过程。 ... PC版： 手机版：

天文学家在NGC 1851星团中发现了一个难以被分类的天体系统

天文学家在NGC 1851星团中发现了一个难以被分类的天体系统 中子星是宇宙中密度最大的天体。它们像原子核一样紧凑，却又像一座城市一样大，突破了我们对极端物质理解的极限。中子星越重，就越有可能最终坍缩成为密度更大的物体：黑洞。假定大质量伴星是一个黑洞，该系统的艺术印象图。最亮的背景恒星是它的轨道伴星射电脉冲星 PSR J0514-4002E。两颗恒星相距 800 万公里，每 7 天绕对方一周。图片来源：Daniëlle Futselaar ()这些天体的密度如此之大，引力如此之强，以至于它们的核心无论它们是什么都被事件视界永久地遮蔽在宇宙之外：完全黑暗的表面，光线无法从中逃脱。如果我们要了解中子星和黑洞之间临界点的物理学，就必须找到处于这一边界的天体。特别是，我们必须找到可以进行长时间精确测量的天体。而这正是我们所发现的一个既不明显是中子星也不明显是黑洞的天体。哈勃太空望远镜拍摄的球状星团 NGC 1851 的图像。图片来源：NASA、ESA 和 G. Piotto（帕多瓦大学）；处理：Gladys Kober（NASA/美国天主教大学）：Gladys Kober（美国国家航空航天局/美国天主教大学）当天文学家在星团NGC 1851的深处观察时，发现了一对特别的系统，这为我们了解宇宙中的极端物质提供了新的视角。这个系统由一颗毫秒脉冲星（一种快速旋转的中子星，它在旋转过程中会向整个宇宙发出无线电光束）和一个性质不明的巨大隐蔽物体组成。这个大质量天体是暗的，也就是说，从无线电到光学、X 射线和伽马射线波段，所有频率的光都看不到它。在其他情况下，这将使它无法被研究，但就在这里，毫秒脉冲星为我们提供了帮助。毫秒脉冲星类似于宇宙原子钟。它们的自旋非常稳定，可以通过探测它们产生的有规律的无线电脉冲进行精确测量。虽然脉冲星本质上是稳定的，但当脉冲星运动或其信号受到强引力场影响时，观测到的自旋会发生变化。通过观察这些变化，我们可以测量与脉冲星在轨道上运行的天体的特性。研究小组使用了位于南非卡鲁半沙漠的 MeerKAT 射电望远镜。图片来源：SARAO国际天文学家团队一直在使用南非的MeerKAT 射电望远镜对这个被称为 NGC 1851E 的星系进行观测。通过这些数据，我们可以精确地了解两个天体的轨道细节，显示出它们的最接近点会随着时间的推移而发生变化。爱因斯坦的相对论描述了这种变化，而变化的速度可以告诉我们系统中天体的总质量。观测结果表明，NGC 1851E 系统的重量几乎是太阳的四倍，暗伴星和脉冲星一样，是一个紧凑的天体比普通恒星的密度大得多。质量最大的中子星重约两个太阳质量，因此如果这是一个双中子星系统（众所周知并被研究过的系统），那么它就必须包含两颗迄今发现的最重的中子星。为了揭示伴星的性质，我们需要了解恒星系统中的质量是如何在恒星之间分配的。同样利用爱因斯坦的广义相对论，我们可以建立该系统的详细模型，发现伴星的质量介于太阳质量的 2.09 和 2.71 倍之间。这颗伴星的质量位于"黑洞质量鸿沟"之内。"黑洞质量鸿沟"介于最重的中子星和最轻的黑洞之间，前者被认为约为2.2个太阳质量，后者则是由恒星坍缩形成的，约为5个太阳质量。这一鸿沟中的天体的性质和形成是天体物理学中一个悬而未决的问题。那么，我们到底发现了什么呢？射电脉冲星 NGC 1851E 及其奇异伴星的潜在形成历史。资料来源：Thomas Tauris（奥尔堡大学 / MPIfR）一个诱人的可能性是，我们发现了一颗脉冲星，它正围绕着两颗中子星合并（碰撞）后的残骸运行。NGC 1851中恒星的密集排列使得这种不寻常的构造成为可能。在这个拥挤的恒星舞池中，恒星们将相互旋转，在无尽的华尔兹中交换舞伴。如果两颗中子星碰巧被抛得太近，它们的舞蹈就会以灾难性的方式结束。它们碰撞产生的黑洞可能比恒星坍缩产生的黑洞轻得多，因此黑洞可以在星团中自由游荡，直到找到华尔兹舞中的另一对舞者，然后毫不客气地插入其中在这一过程中将较轻的舞伴踢走。正是这种碰撞和交换机制，才有可能产生我们今天观察到的系统。对这个系统的研究还没有结束。我们的工作还在继续，以便最终确定伴星的真实性质，并揭示我们发现的是最轻的黑洞还是质量最大的中子星，或者两者都不是。在中子星和黑洞之间的边界，总是有可能存在一些新的、尚不为人知的天体物理天体。这一发现肯定会引起许多猜测，但已经明确的是，这一系统在了解宇宙中最极端环境下物质的真实情况方面有着巨大的前景。撰稿人：Ewan D. Barr - 马克斯-普朗克射电天文学研究所瞬态和脉冲星与 MeerKAT (TRAPUM) 合作项目科学家Arunima Dutta - 马克斯-普朗克射电天文学研究所射电天文学基础物理学研究部博士生本杰明-斯塔珀斯曼彻斯特大学天体物理学教授改编自最初发表在《对话》上的一篇文章。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

天文学家发现迄今最小恒星 半径仅约地球7倍

天文学家发现迄今最小恒星 半径仅约地球7倍 该双星系统由一颗质量为0.74倍太阳质量的碳氧白矮星与一颗质量约为太阳0.33倍的热亚矮星组成。该热亚矮星的半径仅有地球的7倍左右，代表了人类目前发现的体积最小的恒星。这样一对极短轨道周期的双星能够在毫赫兹频段产生强的引力波辐射，有望被未来的空间引力波天文台如LISA、天琴以及太极显著探测到。需要特别指出的是，该双星系统的发现和研究首次验证了通过二次共有包层抛射演化形成低质量热亚矮星的理论通道（由中国科学院云南天文台韩占文院士团队于2003年提出）。基于对热亚矮星形成通道的详细星族合成的研究，理论预言通过二次共有包层抛射通道形成的热亚矮星中，应该存在少部分质量低至0.32-0.36倍太阳质量的亚类。这些低质量的热亚矮星通过点燃非简并氦核形成，它们与被广泛认知的通过氦闪点燃简并氦核形成的热亚矮星（约0.45倍太阳质量）具有截然不同的质量分布。在经历第二次共有包层的物质抛射后，这些包含一颗白矮星的热亚矮星双星系统，通过引力波辐射可演化形成轨道周期短至20分钟的极短周期双星系统。但在TMTS巡天观测发现之前，国际上并未观测到完全符合上述观测性质的白矮星热亚矮星双星系统。TMTS观测系统是王晓锋团队在马化腾基金以及清华大学支持下，建成的一架独特设计的多镜筒光学巡天设备。自2020年正式运行以来，该系统以1分钟的观测频率凝视北半球的宇宙星空。截至2023年底，TMTS累计获得了超过2700万颗恒星的密集采样光变数据，包含大量高价值的短周期变源，TMTS J0526便是其中光变周期最短的系统之一。在发现该源之后，团队利用位于美国夏威夷的10米口径Keck望远镜和位于西班牙拉帕尔玛岛的10.4米口径GTC望远镜对该源进行了高时间分辨的连续光谱观测，并且使用丽江2.4米望远镜进行时序测光观测。结合高频采样观测得到的光变曲线以及光谱视向速度变化，研究团队分析得出，TMTS J0526是一颗轨道周期仅有20.5分钟的椭变双星，其中更大、更亮的子星（即可见星）在另一颗更加致密白矮星（不可见星）的潮汐引力作用下发生形变。艺术家绘制的TMTS J0526双星系统（北京天文馆 喻京川）。图中较大的那颗是热亚矮星，远处较小的那颗是其白矮星伴星。课题组供图通过分析亮度、表面引力、有效温度及质量半径关系表明可见星是一颗低质量、薄包层的热亚矮星。该双星系统包含的低质量热亚矮星、白矮星伴星以及极短的轨道周期均与二次共有包层抛射通道形成低质量热亚矮星（双星）的理论预言相符合。这是TMTS项目继发现18.9分钟蓝色大振幅脉动变星之后，研究成果第二次发表在该期刊。相关论文信息：https:// ... PC版： 手机版：

不考虑距离 上周五探测到的最年轻中子星已经“37岁”了

不考虑距离 上周五探测到的最年轻中子星已经“37岁”了 超新星残余物 SN 1987A 的合成图像，由 X 射线、光学和亚毫米波段组成。它是最年轻的中子星的家园 X 射线：NASA/CXC/SAO/PSU/D。Burrows et al.；光学：NASA/STSCI；毫米波：NRAO/AUI/NSF：NRAO/AUI/NSF通常，当我们谈论天体的年龄时，它的年龄都在数百万年或数十亿年所以发现比 Lady Gaga 还年轻的天体感觉很奇怪。更奇怪的是，我们还能追溯到它诞生的具体日期1987 年 2 月 23 日，这意味着它上周五刚刚度过了自己的 37 岁生日。我们之所以能如此有把握地确定这个日期，是因为它的诞生是每隔几个世纪才会发生一次的事件的结果：一颗超新星距离地球很近，可以用肉眼观测到。SN 1987A在1987年初的几个月里照亮了夜空，很快就被追踪到了大麦哲伦云，这是一个围绕银河运行的矮星系，距离银河大约16.8万光年。在那里，一颗蓝色超巨星似乎发生了坍缩和爆炸，应该留下了一个黑洞或一颗中子星。从那时起，天文学家们就一直在寻找这个天体的踪迹。2019 年，卡迪夫大学的一个研究小组发现，云层中的一块特殊尘埃在某些波长的光线下比其他尘埃更亮一些。其他人也发现了类似的间接证据，但现在一项新的研究发现了迄今为止最直接的证据，证明那里生活着一颗婴儿中子星。与最近的许多发现一样，这一发现的关键在于詹姆斯-韦伯太空望远镜。天文学家用它的红外仪器分析了 SN 1987A 云中气体和尘埃的光谱，发现其中的氩已经被电离了五次基本上，这意味着原子的 18 个电子被剥夺了 5 个。这个过程需要非常高能的光子，这正是中子星存在的证据。研究报告的第一作者克莱斯-弗兰森（Claes Fransson）说："要在喷出物中产生我们观测到的这些离子，很明显，在SN 1987A残留物的中心必须有一个高能辐射源。在论文中，我们讨论了不同的可能性，发现只有几种情况是可能的，而所有这些情况都涉及到一颗新诞生的中子星"。所以我们要先祝贺SN-1987A 37岁生日快乐！虽然人类到了这个年龄可能会准备迎接中年危机，但对于一颗中子星来说，它还只是第一次呼吸，它还可能闪耀数十亿年。当然，我们还是需要承认一下关于这个说法的注意识相，首先，从技术上讲，考虑到距离，这颗中子星的年龄是 168037 岁。但是，一旦开始这样调整时间，事情就会变得一团糟。根据我们在地球上的视角来描述事物是一种常见的用法，也要整洁得多，因为这是我们唯一的视角。其次，宇宙中不断有新的中子星诞生，因此从技术上讲，最年轻的中子星记录在SN 1987A之后几秒钟就会被打破。但我们谈论的是人类直接探测到的最年轻的中子星，这让我们能够研究它们生命周期的早期。这项研究发表在《科学》杂志上。 ... PC版： 手机版：

中子星碰撞事件GW170817帮助揭开暗物质之谜

中子星碰撞事件GW170817帮助揭开暗物质之谜 两颗正在合并的中子星的艺术家插图。资料来源：NSF/LIGO/索诺玛州立大学/A. Simonnet类轴子粒子研究文理学院的物理学家布帕尔-德夫（Bhupal Dev）利用这次中子星合并的观测结果天文学界将这一事件命名为GW170817得出了关于类轴子粒子的新约束条件。这些假想粒子尚未被直接观测到，但它们出现在标准物理学模型的许多扩展中。轴子和类轴子粒子是构成科学家至今无法解释的宇宙中部分或全部"缺失"物质或暗物质的主要候选粒子。至少，这些相互作用微弱的粒子可以作为一种门户，将人类所知的可见部分与宇宙中未知的黑暗部分连接起来。《物理评论快报》（Physical Review Letters）上这项研究的第一作者、该大学麦克唐纳空间科学中心（McDonnell Center for the Space Sciences）的研究员德夫说："我们有充分的理由怀疑，超越标准模型的新物理学可能就潜伏在不远处。"中子星合并的启示当两颗中子星合并时，会在短时间内形成一个高温、高密度的残余物。德夫说，这个残余物是产生奇异粒子的理想温床。残余物会在一秒钟内变得比单个恒星热得多，然后根据初始质量的不同，沉淀为一颗更大的中子星或黑洞。在这幅动画中，注定要灭亡的中子星呼啸着走向灭亡，它代表了在 GW170817 发生九天后观测到的现象。图片来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心/CI 实验室这些新粒子悄无声息地逃离了碰撞的碎片，在远离其源头的地方，可以衰变成已知的粒子，通常是光子。德夫和他的团队（包括华盛顿大学校友史蒂文-哈里斯（现为印第安纳大学 NP3M 研究员）以及让-弗朗索瓦-福尔廷、库弗-辛哈和张永超）发现，这些逃逸的粒子会产生独特的电磁信号，可以被美国宇航局的费米-LAT 等伽马射线望远镜探测到。研究小组分析了这些电磁信号的光谱和时间信息，确定他们可以将这些信号与已知的天体物理背景区分开来。然后，他们利用费米-LAT关于GW170817的数据，推导出轴子-光子耦合作为轴子质量函数的新约束条件。这些天体物理约束与实验室实验（如轴子暗物质实验（ADMX））的约束相辅相成，后者探测的是轴子参数空间的不同区域。粒子物理学的未来前景未来，科学家们可以利用现有的伽马射线太空望远镜（如费米-LAT）或拟议中的伽马射线任务（如华盛顿大学领导的先进粒子-天体物理学望远镜（APT）），在中子星碰撞期间进行其他测量，帮助提高他们对类轴心粒子的理解。德夫说："中子星合并等极端天体物理环境为我们寻找轴子等暗部门粒子提供了新的机会之窗，轴子可能是了解宇宙中缺少的85%物质的关键。"编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：

FAST 发现轨道周期最短的脉冲星双星

FAST 发现轨道周期最短的脉冲星双星 2023年6月21日，国际学术期刊《自然》在线发表中国科学院国家天文台姜鹏研究团队的一项重要成果。该团队利用中国天眼FAST发现了一个名为PSR J1953+1844（M71E）的双星，其轨道周期仅为53分钟，是目前发现轨道周期最短的脉冲星双星系统。双星系统如果距离很近，脉冲星会吞噬伴星的物质，使自身越转越快，两颗星的距离越靠越近，相互绕转速度也越来越快。随着双星系统演化，恒星被大量蚕食后质量变小，脉冲星难以继续吸积并把恒星推开，其相互绕转的速度也会变慢。来源 ， 来自：雷锋 频道：@kejiqu 群组：@kejiquchat 投稿：@kejiqubot